[發明專利]從天然氣料流中除去硫化合物

無效

• 申請號: 201480030579.4
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN105246577A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: S-J·董;J·K·格拉瓦拉;L·周
• 申請（專利權）人: 環球油品公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/48
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

早期國家申請的優先權要求

本申請要求2013年5月31日提交的美國申請No.61/829,412和2014年5月21日提交的美國申請No.14/283,859的優先權。

發明背景

天然氣加工可以從用于管道輸送的簡單處理和調節延伸至滿足規格以生產管道銷售氣體或液化天然氣(LNG)所需的復雜操作。需要除去酸性氣體化合物，例如二氧化碳和硫化氫以及除去有機硫化合物、水和汞以滿足最終產品規格并避免下游工藝設備中的產物阻塞。需要的處理水平根據處理氣體產品規格以及局部環境規章變化。

在一些現有技術處理設備中，汞通過不可再生的保護床除去，且二氧化碳和硫化氫通過使用溶劑如胺的溶劑法除去。水可通過分子篩脫水裝置除去。更加困難的挑戰是除去COS和有機硫化合物如硫醇、二硫化物和多硫化物。歷史上，存在兩類流程圖以除去這些有機硫化合物以滿足產品要求。一種是氣相處理，其中分子篩裝置設計用于將有機硫化合物除去到它的再生氣體料流中。然后將再生氣體通過物理溶劑裝置如Selexol^TM方法處理以產生銷售或燃料氣體以及包含有機硫化合物的酸性氣體料流。然后將該酸性氣體料流與胺裝置中產生的酸性氣體一起送入硫裝置，例如操作Claus方法的裝置中用于回收硫。使用的另一流程圖為液相處理，其中使所有或者多數硫化羰、有機硫化合物或二者通過脫水裝置。如果存在液態天然氣(NGL)裝置，則預期硫化合物富集在NGL料流中。然后將NGL液體或者后分餾料流專業胺處理以尤其用于除去COS。硫醇通過可再生苛性堿方法如Merox方法除去，其中通過使用苛性堿如氫氧化鈉或氨將硫醇轉化成液態烴二硫化物。最后通過分子篩裝置除去其余硫含量而將液體硫拋光(S-polish)至低硫濃度。

氣相處理選擇要求以硫裝置為代價，而液相選擇要求NGL裝置。液相方案還具有苛性堿基處理中的無吸引力元素及其相關的廢苛性堿處置問題。硫裝置是非常昂貴的，且僅在硫含量是高的時是正當的。NGL裝置的使用僅在氣體富含C₂、C₃和C₄組分時是正當的。如果氣體加工操作員接收來自不同供應來源的進料氣體，則進料氣體硫含量和/或它的烴含量可隨著時間而變化，這不意味著硫裝置和NGL裝置都不是正當的。由于現有系統的缺點，需要可選的硫俘獲技術。理想的解決方法是將這些硫化合物轉化成固體或液體形式，使得它們不能從氣體加工設備中物理地運送出來。

發明概述

本發明遵循氣相處理路線，其中物理溶劑裝置被冷卻裝置代替以將有機硫化合物冷凝。在本發明一個實施方案中，首先將氣體通過汞吸附劑保護床處理以除去汞和汞化合物。汞吸附劑可以為金屬氧化物基材料，例如負載在氧化鋁基質中的氧化銅材料。氧化鋁的存在促進進料氣體中的硫化羰水解成硫化氫。氣體然后可進入胺裝置中以除去二氧化碳至少于50體積ppm含量并除去硫化氫至少于1體積ppm。胺裝置中另外的COS脫除也可取決于合適胺溶劑的選擇而進行。可將飽含水的氣體供入分子篩裝置中以除去水和所有有機硫化合物。然后將干且幾乎無硫的處理氣體送入下游加工裝置、NGL或LNG組或者氣體管道中。

本發明的一個實施方案涉及處理天然氣料流的方法，其包括在包含金屬氧化物吸附劑如氧化銅的吸附劑保護床中除去汞，在溶劑吸收裝置中除去二氧化碳和硫化氫，然后在第二吸附劑床中除去水和有機硫化合物，然后將第二吸附劑床用經加熱的氣體料流再生以除去水和硫化合物。

在該方法中，天然氣料流內的硫化羰在吸附劑保護床水解成硫化氫且一部分硫化羰可在第二吸附劑床中除去。各個吸附劑床由一個或多個吸附劑床，例如一組3、5個或更多床組成。經加熱的氣體料流包含水和硫并首先冷卻以除去水，然后干燥以除去另外的水，然后冷卻至足夠的溫度以將有機硫化合物冷凝除去。

經加熱的氣體離開第二吸附劑床，然后將它冷卻以除去水并產生經冷卻的氣體料流。將液態烴以及硫化合物從經冷卻的氣體料流中除去。

附圖簡述

圖1顯示用于處理天然氣料流并分開地回收天然氣液體和硫化合物的本發明一個實施方案。

圖2顯示閉環吸附劑床再生結構。

圖3顯示顯示使吸附劑床再生的處理產物滑流的本發明可選實施方案。

發明詳述